DD148076A1 - Druckdichte,loesbare verbindung fuer bohrrohre - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine loesbare Verbindung fuer Bohrrohre, deren Rohrenden ineinandergefuegt und durch umfangsverteilt angeordnete Verbindungselemente gegeneinander verspannt sind. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine derartige Verbindung gegen einen im Rohrinneren und auszen anstehenden Ueberdruck, insbesondere gegen das Eindringen von Schluffsanden, sicher abzudichten und die Rohrenden so zu verbinden, dasz die beim Bohrvorgang auftretenden radialen und axialen Kraefte gleichermaszen sicher uebertragen werden. Das wird erfindungsgemaesz erreicht durch am Verbindungssitz beider Rohrenden entgegengerichtet angeordnete Lippendichtungen mit abspreizender Dichtlippe, die durch das Ineinanderfuegen beider Rohrenden zu Dichtungsmanschetten umgestuelpt sind. Die Verbindung beider Rohrenden erfolgt durch Verbindungselemente, die mit dem inneren Rohrende verschraubt und mit dem aeuszeren Rohrende in einer konisch erweiterten Bohrung verspannt sind. Dabei weisen die Verbindungselemente einen auf einem Gewindebolzen beweglich gelagerten konischen Druckring auf, der auch bei etwaigen Mittenabweichungen der Aufnahmebohrung in den Rohrenden, am vollen Umfang tragend, in der konischen Bohrung des aeuszeren Rohrendes sitzt.

Description

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"Druckdichte, lösbare Verbindung für Bohrröhre"

Anwendungsgebiet s

Die Erfindung betrifft eine lösbare Verbindung für Bohrrohre, die aus einzelnen Rohrlängen zusammengesetzt und gegen einen im Rohrinneren oder außen anstehenden Überdruck, insbesondere gegen das Eindringen von Schluffsanden sicher abgedichtet sind. Sie findet vorzugsweise Anwendung für Bohrrohre, die beim Abteufen hydrogeologischer Bohrungen im Lockergestein zum Einsatz gelangen

Ein weiteres Anwendungsgebiet ergibt sich im Spezialtiefbau, beispielsweise als Verbindung für die der Bohrpfahlwandherstellung dienenden Bohrrohre.

Charakteristik bekannter technischer Lösungen:

Es sind Rohrverbindungen bekannt, deren Rohrenden schließend ineinandergefügt und durch umfangsverteilt angeordnete Verbindungselemente gegeneinander verspannt sind.

Die DD-PS 59760 zeigt eine derartige Rohrverbindung. Bei dieser Rohrverbindung sind Kegelscheibenpaare entgegengerichtet in entsprechenden Kegelbohrungen des inneren und äußeren Rohrendes eingesetzt, die durch Bundschrauben gegeneinandergezogen sind.

Diese Rohrverbindung erweist sich jedoch nachteilig bei der Montage, da zuerst die inneren Kegelscheiben einzusetzen und gegen das Herausfallen zu sichern sind, bevor die nachfolgende Rohrlänge aufgesetzt und die Verbindung durch das Einsetzen der äußeren Kegelscheiben und das. Verspannen mittels Bundschraube hergestellt werden kann.

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Nach DE-AS 2 165 827 wird die Rohrverbindung durch Verbindungsbolzen hergestellt, die mit dem äußeren Rohrende verschraubt und mit dem inneren durch einen Konus verkeilt sind.

Als Sitz für die Verbindungsbolzen sind Futterstücke mit entsprechenden Bohrungen in den übereinandergreifenden Rohrenden eingelassen und durch Haltekeile gegen das Verdrehen und Herausfallen gesichert

Diese Rohrverbindung erfordert jedoch entsprechende Wanddikken, um den sicheren Sitz der Futterstücke zu gewährleisten. Die damit verbundene Verringerung des Rohrinnendurchmessers führt zu Nachteilen beim Bohrprozeß, beispielsweise für die Größenauswahl und den ungehinderten Durchgang der Bohrwerkzeuge. Darüber hinaus ist diese Rohrverbindung sehr verschleißempfindlich, wobei die Gefahr besteht, daß die Verbindungsbolzen bei den zyklisch wechselnden radialen und axialen Belastungen sich selbsttätig lösen, in deren Folge Bohrlochhavarien nicht ausgeschlossen sind. Bei einer anderen Gattung von Rohrverbindungen erfolgt die Verbindung der Rohrenden durch mehrfach geschlitzte Klemmhülsen, die durch einen eintreib- oder einschraubbaren Spreizkonus aufgeweitet und in ihrem Sitz verspannt werden (DE-OS 2 606 880 und DE-OS 2 811 723). Auch diese Rohrverbindungen erfordern entsprechende Wanddicken, anderenfalls die Klemmhülsen zu verkanten neigen, hohen Verschleiß in ihrem Sitz verursachen und damit die Bohrrohre für den weiteren Einsatz unbrauchbar werden.

Als gemeinsamer Nachteil ergibt sich bei diesen bekannten Rohrverbindungen der hohe technologische Aufwand für die Herstellung der genau aufeinander ausgerichteten Paßbohrungen für den sicheren Sitz der Verbindungselemente, wobei nicht die Gewähr dafür gegeben ist, daß die einzelnen Rohrlängen untereinander austauschbar sind. Die ungenügende Dichtheit gegen inneren und äußeren Überdruck ist ein weiterer, den bekannten Rohrverbindungen anhaftender Mangel, insbesondere dann, wenn als Verbindungselemente mehrfach geschlitzte Klemmhülsen verwendet werden. Dieser Mangel wird auch durch einen, nach DE-OS 2 434 298 angeordneten Dichtring, welcher die Stirnfläche des inneren Rohrendes gegen einen 'Rücksprung des äußeren Rohrendes ab-

dichtet, nicht behoben. Dieser Dichtring kann seine Funktion nur bedingt erfüllen, da durch den technologisch bedingten Ringspalt zwischen den Rohrenden eintretende Schluffsande zerstörend auf den Dichtring wirken und darüber hinaus in diesem Ringspalt verhärten, was zu erheblichen Erschwernissen bei der Demontage der einzelnen Rohrlängen führt.

Ziel der Erfindung:

Die Erfindung will die den bekannten Lösungen anhaftenden Mängel vermeiden. Ihr Ziel ist es, den technologischen Aufwand für die Herstellung der Rohrverbindung zu verringern, Erschwernisse beim Ein- und Ausbau der Bohrrohre weitestgehend abzubauen und insgesamt einen Produktivitätszuwachs beim Abteufen hydrogeologischer Bohrungen im Lockergestein zu erreichen.

Wesen der Erfindung:

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine lösbare Verbindung' für Bohrrohre, die aus einzelnen Rohrlängen zusammengesetzt sind, so zu gestalten, daß die einzelnen Rohrlängen untereinander austauschbar und die Rohrenden dieser Rohrlängen gegen inneren und äußeren Überdruck, insbesondere gegen das Eindringen von Schluffsanden sicher:abgedichtet sind, nur geringe Wanddicken erfordern und durch Verbindungselemente verspannt werden, die verschleißunempfindlich, einfach und schnell einzusetzen und zu lösen sowie ausgleichend gegenüber Mittenabweichungen der in den Rohrenden befindlichen Bohrungen für den Sitz der Verbindungselemente sind.

Merkmale der Erfindung:

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu verbindenden Rohrenden, die an einem Ende einer Rohrlänge als Rohrzapfen und am anderen als Rohrschuh ausgeführt und in bekannter Weise ineinandergefügt sind, den Verbindungssitz abdichtende Lippendichtungen mit abspreizender Dichtlippe aufweisen, die jeweils vor den Schulterflächen der Rohrenden angeordnet und deren Dichtlippen durch stirnseitig an den Rohrenden befindliche flache Anschrägungen zu Dichtungsmanschetten umgestülpt sind.

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Die Verbindung beider Rohrenden erfolgt durch umfangsverteilt angeordnete Verbindungselemente, die auf einem Gewindebolzen einen beweglich gelagerten, in seinem Außendurchmesser konisch erweiterten Druckring aufweisen, in welchem sich ein federnder Sicherungsring befindet:. Demgemäß sind die Verbindungselemente mit den inneren, als Rohrzapfen ausgeführten Rohrende verschraubt und mit dem äußeren in einer konischen Bohrung verspannt. Das vorhandene Lagerspiel in den Verbindungselementen wirkt ausgleichend gegenüber Mittenabweichungen der in den zu verbindenden Rohrenden "befindlichen Aufnahmebohrungen und ermöglicht den Austausch der einzelnen Rohrlängen untereinander sowie deren Montage in beliebiger Reihenfolge. Die erfindungsgemäße Rohrverbindung läßt sich in einfacher unkomplizierter Weise herstellen und lösen. Es genügt, die Rohrenden, die keinen Paßsitz erfordern, ineinanderzufügen und die an diesen befindlichen Aufnahmebohrungen für den Sitz der Verbindungselemente aufeinander auszurichten. Dabei legen sich die Dichtlippen der am inneren und im äußeren Rohrende befindlichen Lippendichtungen satt an die stirnseitig angeordneten Anschrägungen der beiden Rohrenden an und ergeben eine sichere Abdichtung gegen einen im Rohrinneren und außen anstehenden Überdruck. Durch einsetzen der Verbindungselemente in die Aufnahmebohrungen und verschrauben der Gewindebolzen mit dem inneren Rohrende, wird die kräfteübertragende Verbindung beider Rohrenden hergestellt, wobei der auf dem Gewindebolzen gelagerte konische Druckring, am vollen Umfang tragend, in die entsprechende Bohrung des äußeren Rohrendes eingezogen wird. Der zwischen Gewindebolzen und Druckring angeordnete, federnde Sicherungsring verhindert ein selbsttätiges Lösen der Verbindungselemente während des Eindrehens der Bohrrohre.

Die so hergestellte lösbare Verbindung für Bohrrohre ist verschleißunempfindlich, druckdicht und geeignet, die beim Bohr-Vorgang auftretenden, wechselnden radialen und axialen Kräfte gleichermaßen sicher zu übertragen.

Ausführungsbeispiel: .

An nachstehenden Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden.

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Es zeigen:

Pig. 1: einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße

druckdichte, lösbare Verbindung für Bohrrohre; Fig. 2: eine Schnittdarstellung einer¹weiteren Ausführungsform des Verbindungselementes. ·

Den Rohrlängen 1; 2 sind Rohrenden 3; 4 vorgesetzt, von denen das innere Rohrende 3 als Rohrzapfen und das äußere Rohrende 4 als Rohrschuh ausgeführt ist. Beide Rohrenden 3 und 4 sind ineinandergefügt und umfangsverteilt mit mehreren Bohrungen 5; 6 für den Sitz der Verbindungselemente 7 versehen. Dabei sind die Bohrungen 5, im Rohrende 3, Gewindebohrungen und die Bohrungen 6, im Rohrende 4» nach der Rohraußenseite in ihrem Durchmesser konisch erweitert. Am Rohrende 3 und im Rohrende 4 sind vor den Schulterflächen 3.1 und 4.1 Je eine Lippendichtung 8 mit abspreizender Dichtlippe 8.1 angeordnet, die in flachen ringförmigen Ausnehmungen 9; 10 eingeklebt sind. Die Grundform der Lippendichtung 8 ist in Fig. 1 in unterbrochener Linienführung dargestellt.

Bei dem Ineinanderfügen der Rohrenden 3 und 4 werden die Lippendichtungen 8 durch das jeweilige Rohrende zu Dichtungsmanschetten umgestülpt und ergeben eine sichere Abdichtung gegen einen im Rohrinneren oder außen anstehenden Überdruck. Der Dichtsitz wird durch flache Anschrägungen 11; 12 gebildet, die stirnseitig an den Rohrenden 3 und 4 angeordnet sind. Die Verbindung der Rohrenden 3 und 4 wird durch einsetzen der Verbindungselemente 7 hergestellt, die mit dem inneren Rohrende 3 verschraubt und mit dem äußeren Rohrende 4 in den konisch erweiterten Bohrungen 6 verspannt sind. Das Verbindungselement 7 ist als ein zusammenhängendes Bauteil ausgeführt und besteht aus einem mit einem Innensechskant versehenen Gewindebolzen 7.1, auf welchem ein konischer Druckring 7.2 beweglich gelagert ist, der durch einen Bund 7.3» welcher mit dem Gewindebolzen 7.1 verschweißt ist, in seinem Lager gehalten wird. In einer Aussparung 7.4 ist ein federnder Sicherungsring 7.5» vorzugsweise, ein geschlossener, vorgespannter Flachring, angeordnet, der im gespannten Zustand ein selbsttätiges Lösen des Verbindungselementes 7 aus seinem Sitz verhindert.

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Das Lagerspiel zwischen Gewindebolzen 7.1 und Druckring 7.2 ist so gewählt, daß etwaige Mittenabweichungen der Bohrungen 5; 6 in den Rohrenden 3 und 4 ausgeglichen werden. Dadurch ist die Gewähr gegeben, daß bei verspannen der Rohrenden 3 und 4 der konische Druckring 7.2 des Verbindungselementes 7, am gesamten Umfang tragend, fest in der Bohrung 6 des Rohrendes 4 sitzt.

Eine weitere Ausführungsform des Verbindungselementes· 7 ist in Fig. 2 dargestellt.

Bei dieser Ausführungsform wird als Sicherungsring 7.6 ein aus Federstahl hergestellter offener Ring, dessen Querschnitt eine Dreiecksform aufweist, verwendet. Demgemäß ist der dem Gewindebolzen 7.1 vorgeschweißte Bund 7.7 ein Konus. Bei verspannen dieses Verbindungselementes mit den Rohrenden 3 und 4 wird der Sicherungsring 7.6 durch den konischen Bund 7.7 aufgeweitet und in der Aussparung 7.4 des Druckringes 7.'2 verspreizt.

Diese Ausführungsform des Verbindungselementes, das eine geringere Bauhöhe erfordert, ist besonders für die Verbindung dünnwandiger Rohrenden geeignet.

Die Erfindung gewährleistet, bei vertretbarem technologischen Aufwand, eine lösbare Verbindung für' Bohrrohre herzustellen, die gegen inneren und äußeren Überdruck, insbesondere gegen das Eindringen von Schluffsanden, sicher abgedichtet ist und sich leicht und unproblematisch montieren und demontieren läßt. Von besonderem Vorteil erweist sich die Ausführungsform der Verbindungselemente, die auch bei nicht genauer Mittenübereinstimmung der Bohrungen 5 und 6 in den Rohrenden 3 und 4 eine feste Rohrverbindung gewährleistet, die in der Lage ist, die beim Bohrvorgang auftretenden radialen und axialen Kräfte sicher zu übertragen. Weiterhin wird dadurch der Austausch einzelner Rohrlängen untereinander sowie deren Montage in beliebiger Reihenfolge ermöglicht, was sich positiv auf den Bohrprozeß auswirkt und insgesamt zu einer Produktivitätssteigerung beiträgt.

Claims (4)

1. C Λ SI

   Erfindungsanspruch:

   1. Druckdichte, lösbare Verbindung für Bohrrohre, deren Rohrenden ineinandergefügt und durch umfangsverteilt angeordnete Verbindungselemente verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrenden (3) und (4) den Verbindungssitz abdichtende, vor den Schulterflächen (3.1) und (4.1) entgegengerichtet angeordnete, zu Manschettendichtungen umstülpbare Lippendichtungen (8) mit abspreizender Dichtlippe (8.1) aufweisen und durch Verbindungselemente (7)» die mit dem inneren Rohrende (3) verschraubt und mit dem äußeren Rohrende (4) in einer konisch erweiterten Bohrung (6) verspannt sind, verbunden sind.
2. 2. Verbindung für Bohrrohre nach Punkt 1 gekennzeichnet, durch stirnseitig an den Rohrenden (3) und (4) angeordnete, den Dichtsitz bildende, flache Anschrägungen (11) und (12).
3. 3. Verbindung für Bohrrohre nach Punkt 1 gekennzeichnet, durch Verbindungselemente (7), die auf einem Gewindebolzen (7.1) einen beweglich gelagerten, konischen Druckring (7.2) aufweisen, in dessen Aussparung (7.4) ein vorgespannter, federnder Sicherungsring (7.5) angeordnet und mit einem am Gewindebolzen (7.1) befindlichen Bund (7.3) verspannt ist.
4. 4. Verbindung für Bohrrohre nach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindebolzen (7.1) des Verbindungselementes (7) einen konischen Bund (7.7) aufweist und der im Druckring (7.2) angeordnete Sicherungsring (7.6) ein aus Federstahl hergestellter, offener Ring ist, dessen Querschnitt eine Dreiecksform aufweist.

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